62

Саратовский государственный университет

им. Н.Г. Чернышевского

И.В. Орешкин

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

«Бассейновое моделирование»

Саратов 2017

ВВЕДЕНИЕ

Исследования в области прогноза нефтегазоносности подсолевых отложений Прикаспийской нефтегазоносной провинции (ПНГП), а также участие в работе Методического Совета по разработке новой редакции Методического руководства по количественной и геолого-экономической оценке ресурсов нефти, газа и конденсата, убедили автора, что рекомендуемый в настоящее время, в качестве базового, метод сравнительных геологических аналогий, в большинстве случаев не приемлем для оценки перспектив нефтегазоносности подсолевых отложений ПНГП.

В частности неоднократно количественные оценки ряда районов (Уральская область, Жаркамысский свод, Каратон-Тенгизская зона) резко повышалась только после открытия соответственно месторождений Карачаганак, Жанажол, Тенгиз. Всегда причиной этого являлась отсутствие соответствующего эталона (аналогии) в регионе. Таким образом, в условиях Прикаспийской НГП, метод сравнительных геологических аналогий вынужденно идет за поисковым бурением, а не перед ним и, по сути, не выполняет роль прогнозного метода.

Результатом такого вывода явились исследования по разработке безэталонного метода прогноза нефтегазоносности, основанного на моделировании процессов формирования скоплений углеводородов (УВ) на примере изучения условий формирования основных месторождений ПНГП и некоторых других нефтегазоносных бассейнов.

Технология бассейнового моделирования без преувеличения является квинтэссенцией всей нефтегазовой геологии, поэтому изученностью проблемы можно считать уровень знаний во всех разделах этой отрасли наук о земле.

В процессе выполнения работ по количественной оценке, а также работ по оценке перспектив нефтегазоносности отдельных участков региона, давались рекомендации о перспективах того или иного участка, зоны, структуры, которые впоследствии, так или иначе были проверены поисковыми работами. В результате вторая часть учебного пособия посвящена вопросам практического применения разработанной методики при изучении процессов формирования месторождений УВ и оценке перспектив нефтегазоносности на региональном, зональном и локальном уровнях, с анализом их подтверждаемости.

Актуальность разработки такой методики подтверждается тем, что в настоящее время практически все крупные нефтяные компании разрабатывают собственные версии и весьма активно используют технологию бассейнового моделирования в практике поисковых работ. При этом в последние годы, наряду с достаточно многочисленными публикациями, посвященными результатам таких работ в различных регионах, в зарубежной научной печати практически исчезли публикации по методическим решениям в данной области.

Изученность проблемы. В ведущий блок данной технологии – изучение органического вещества, его катагенеза, процессов и условий генерации и миграции углеводородов большой вклад внесли такие исследователи как: Н.Б. Вассоевич, В.А. Успенский, И.И. Аммосов, В.С. Вышемирский, С.Г. Неручев, А.Э. Коноторович, М.К. Калинко, С.П. Максимов, Г.М. Парпарова, В.А. Чахмахчев, В.А. Соколов, А.Ю. Намиот, В.К. Шиманский, Н.В. Лопатин, А.Е. Гуревич, Еременко Н.А., В.В. Пайразян, Н.М. Кругликов, И.А. Волков, Т.П. Жузе, А.Н. Резников, Tissot B., Hunt J., Bostick N., McCrossan R.G., Hacquebard P.A., Landes K.K., Smith J. Можно считать базу этой методики на протяжении более чем 100 лет существования нефтегазовой геологии, закладывали целые поколения.

Что касается непосредственно разработки методического аппарата технологии бассейнового моделирования, вопрос освещения изученности проблемы значительно сложнее. Как отмечалось выше, не смотря на весьма интенсивные разработки в области бассейнового моделирования в ведущих западных нефтяных компаниях и исследовательских центрах и достаточное количество статей с изложением результатов таких исследований, в последние 10-15 лет, в научной печати практически исчезли методические публикации по данной тематике. В особенности это относится к комплексным методическим решениям.

Не смотря на весьма большой и представительный объем исследований по данной проблеме, комплексного описания технологии бассейнового моделирования в доступной литературе практически не содержится.

Глава 1. Методологические основы технологии бассейнового моделирования

Развитие нефтегазовой геологии достигло такого уровня, когда необходимо и возможно создание единой, целостной системы знаний о взаимосвязях процессов формирования и существования скоплений УВ. Определение необходимого набора критериев прогноза нефтегазоносности будет более полным и целенаправленным в рамках единой системы исследований, рассматривающей механизм формирования скоплений УВ как единый комплекс взаимосвязанных процессов от начала формирования генерационного потенциала нефтегазоматеринских пород (НГМП) до образования месторождения и условий его существования в современном состоянии.

В настоящее время наиболее полно решению таких задач отвечает широко применяющийся в нефтяной геологии метод бассейнового моделирования (МБМ). В России, в частности в НВНИИГГ, автором данной работы с начала 80-х годов разрабатывалась собственная модификация МБМ.

По аналогии с общепринятым определением экологии, можно определить объект изучения бассейнового моделирования как совокупность углеводородов, взаимодействующих друг с другом и образующих с вмещающей геологической средой некое единство (т.е. синтез), в пределах которого осуществляется трансформация энергии и органического вещества. При этом в определении экологии В.Д.Федорова (1980) заменены только слова "...живых организмов" на "углеводородов" и "окружающей средой обитания" на "вмещающей геологической средой", что свидетельствует о схожести характера решаемых задач.

В общем виде процессы формирования и консервации залежей нефти и газа можно описать следующими несколькими формулами.

Расчет количества генерированных жидких и газообразных УВ из рассеянного органического вещества (РОВ), на достигнутой стадии его катагенетического преобразования, всегда ведется от РОВ на начало катагенеза, т.е. исходного РОВ (РОВисх.). Содержание РОВисх. определяется через коэффициент перехода РОВ содержавшегося в осадке в РОВ в литифицированной породе на начало катагенеза (коэффициент фоссилизации РОВ):

РОВ осадка * К фосс. = РОВ исх.

Количество генерированных УВ рассчитывается как произведение РОВ исходного (в начале катагенеза) на коэффициент генерации УВ (жидких и газообразных):

РОВ исх. * К генер. = УВ генер.

Количество эмигрировавших из нефтегазоматеринской породы (НГМП) в выше- и нижележащий коллекторы рассчитывается как произведение количества генерированных в НГМП углеводородов на коэффициент эмиграции УВ (жидких и газообразных):

УВ генер. * К эмигр. = УВ эмигр.

Также такой расчет может быть выполнен и как произведение РОВисх. на коэффициент эмиграции УВ:

РОВ исх. * К эмигр. = УВ эмигр.

или как разница генерированных УВ и УВ потерь в нефтегазоматеринской породе (эмиграционных потерь):

  нгмп

УВ генер.-УВ  потерь  = УВ эмигр.

Количество УВ способных попасть в ловушку, т.е. способных аккумулироваться в залежи рассчитывается разница эмигрировавших в коллектор УВ и УВ миграционных потерь:

  мигр.

УВ эмигр. – УВ потерь = УВ ловуш.

Количество УВ сохранившихся в ловушке на современном этапе можно оценить как разницу УВ способных аккумулироваться в залежи и УВ рассеявшихся из ловушки (за счет высачивания, диффузии, в результате изменения экранирующих свойств покрышки и т.д.) 

  расс.

УВ ловуш. – УВ ловуш.  = УВ акк.  

где: РОВ осадка - органическое вещество, перешедшее в осадок; К фосс. - коэффициент фоссилизации РОВ; РОВ исх. - исходное РОВ на начало катагенеза; К генер. - коэффициент генерации; К эмигр. - коэффициент эмиграции; УВ генер. - генерированные УВ; УВ эмигр. - эмигрировавшие УВ;

нгмп

УВ потерь  - УВ, связанные нефтегазоматеринской породой (НГМП);

  мигр.

УВ потерь  - УВ миграционных потерь;

УВ ловуш. - УВ, достигшие ловушек;

  расс.

УВ ловуш. - УВ, рассеявшиеся из ловушек;

УВ акк. - УВ аккумулированные, УВ современных залежей - начальные потенциальные ресурсы УВ (НСР).

Таким образом, методологической основой технологии бассейнового моделирования является единая система, рассматривающая совокупность процессов, регулирующих трансформирование и расходование исходной массы органического вещества.

Настоящее учебное пособие составлено с учетом того, что студенты ранее прослушали соответствующие курсы: химия, физика, общая геология, геология нефти и газа, литология, петрография, минералогия, фациальный анализ, тектоника, структурная геология, геохимия нефти и газа и т.д. В связи с этим соответствующие разделы здесь освещаются только в общем виде.